车桥主减速器温升分析与控制

杨帆，任宏东，安首位

(陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201)

0 引言

随着汽车工业和物流运输业的发展，作为物流技术关键装备的重卡，市场也提出了更高的技术要求。商用汽车苛刻而复杂的使用工况，如重载、高速、长时间运转等，对车桥技术提出了新的考验，车桥的温度控制在一定范围内是保证车辆正常运行的重要参数，文中对车桥温度产生的原因进行了分析，并在生产过程中提出了有效的控制措施。

1 车桥主减速器温升质量问题描述

铸造桥在使用过程中出现主减速器温度持续升高，经台架试验检测，部分桥主减速器温度可高达170℃，因持续的高温运转会造成油封、O型圈等橡胶件损坏漏油、轴承抱死、润滑油变质，齿轮早期磨损，面漆掉落等一系列问题，严重者出现冒烟、失火等故障，存在较大的安全隐患。

2 车桥主减速器的基本结构

车桥主减速器的基本结构如图1所示。

3 车桥温升产生的原因与机理

3.1 热量的产生

车桥在运转过程中主减速器中锥齿轮的转动与滑动、轴承的转动，轮边减速器的转动均会产生热量，这些可称为热源。

3.2 润滑与冷却

车桥在使用过程中桥包内加注了一定量的齿轮油，冷却方式有两种:

第一种是通过被动锥齿轮飞溅润滑，齿轮油在减速器壳与轴承座的油道中流动将各部件产生的热量带走;

第二种是通过汽车在行驶过程中空气的流动将热量带走，即风冷。

当车桥在运转过程中产生的热量不能够及时散去，将造成热量的积累，导致温度上升。

4 主减速器在装配过程中影响温升的因素

(1)主动锥齿轮轴承预紧力的调整。

(2)主被动锥齿轮齿测间隙的调整、齿面啮合印迹的调整。

(3)差速器内行星齿轮与半轴齿轮间隙的调整。

(4)差速器轴承预紧力的调整。

(5)零部件运转时不得有干涉，转动困难等问题。

(6)润滑油的选择与加油量的控制。

(7)零部件质量的控制。

5 装配方法及原因分析

5.1 轴承预紧力调整

主动锥齿轮与差速器都是通过圆锥滚子轴承分别固定在轴承座与减速器壳内，圆锥滚子轴承可承受轴向和径向复合载荷。由于圆锥滚子轴承滚子为线接触，可以降低接触应力，通过轴承游隙的调整可以提高系统的刚性。

装配主减速器时，圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度［1］，即在消除轴承间隙的基础上，再给予一定的压紧力。其目的是为了减小在锥齿轮传动过程中产生的轴向力所引起的齿轮轴的轴向位移，以提高轴的支承刚度，保证锥齿轮副的正常啮合。但也不能过紧，若过紧则传动效率低，转动过程中将产生大量热量，且加速轴承磨损。

5.1.1 主动轮轴承预紧力调整

为调整圆锥滚子轴承3和6的预紧度，在两轴承内座圈之间的隔离套的一端装有一组厚度不同的调整垫片4，如图3所示。如发现过紧则增加垫片4的总厚度;反之，减小垫片的总厚度。

5.1.2 差速器预紧力调整

差速器轴承预紧力则是通过拧紧和松退两端的调整螺母(如图1中的配件13)来实现预紧力及齿侧间隙的调整。主减速器的定位则是通过桥壳上2个定位销孔来实现的，图4中两颗定位销的间距随着差速器轴承预紧力的变大而变大。在装配过程中控制2个销孔的最小间距与调整后的涨量，间距最小值为245.02 mm，涨量的最大值为齿背一侧为0.05 mm。

5.2 齿侧间隙的调整

齿侧间隙的调整是主减速器装配过程中的重要控制工步，锥齿轮副在运转过程中摩擦将产生热量，如果间隙过小，齿轮膨胀后会造成温度升高，润滑不良，早期磨损，严重者会造成“卡死”;间隙过大容易造成起动过程中打齿，传动效率低下，因此在装配过程中100%用百分表调整齿侧面间隙。

5.3 润滑油的选择与加油量控制

驱动桥受的载荷较大，主被动锥齿轮和它的轴承需要良好的润滑，否则极易引起早期磨损。差速器轴承及内部行星齿轮、半轴齿轮可以部分浸泡在润滑油中进行润滑，主被动锥齿轮则在旋转过程中靠飞溅润滑实现降温，轴承座的前轴承［2］，该轴承距离油面很远，不能靠飞溅润滑，只能通过锥轴承的泵油作用实现轴承的润滑。因此要保证主减速器总成各运转部件的润滑必须保证加油量符合要求，油道通畅，大小符合设计要求，否则将由于轴承、齿轮等润滑不良引起温度升高。

6 改进措施

6.1 主动锥齿轮预紧力的控制措施

主动锥齿轮预紧力的调整过程中通过选垫机对轴承座内调整垫片厚度进行选择，保证了合适的轴承游隙，通过自动拧紧机来精确控制法兰盘螺母的拧紧力矩，对每个轴承座的预紧力进行检测，保证符合工艺要求。

6.2 差速器预紧力的控制措施

差速器预紧力的调整过程中通过用百分表检测被动锥齿轮齿背一侧销子的涨量来控制调整差速器轴承的预紧力，调整过程中将涨量控制为0.05 mm。

6.3 齿侧间隙的控制措施

在装配过程中用百分表检测连续三个齿的齿测间隙，间隙控制在0.25～0.40 mm，并将齿侧最大变动量参数控制在0.10 mm内，此方法保证了对主被动齿轮齿侧间隙的控制。

6.4 差速器内行星齿轮与半轴齿轮间隙的控制措施

差速器装配过程中对行星齿轮、半轴齿轮、垫片的装配过程中涂抹防卡滞剂，装配完成后通过检具旋转半轴齿轮，检测差速器内部齿轮的转动情况，保证了各部件的转动顺畅。

6.5 润滑油的选择与加油量的控制

通过反复的对比试验，得出结论:车桥的温升与油品的型号、品质有着必然的联系，在车桥的使用过程中加油量的多少也严重影响了车桥的散热、温升与传动效率。因此，通过试验，公司对铸造桥的油品进行了指定，对加油量进行明确，并将此参数纳入产品使用手册，保证了用户对油品的使用。

6.6 零部件精度控制

各零部件供应商通过对关键零部件、关键尺寸进行过程控制(如主减速器壳轴承孔尺寸、桥壳定位销孔、轴承座轴承孔安装距、同轴度等)，提高了过程能力，保证了关键部件的精度要求。

7 控制措施有效性验证

通过部分工艺参数的调整，通过拧紧机、选垫机等保证工艺参数，装配过程的控制，零部件关键尺寸及形位公差的控制，用户使用过程中加油量的明确等有效控制了曼铸造桥主减温升，主减速器试验数据控制在120℃以内，从售后服务反馈的信息来看主减速器温升故障明显减少，温升得到了有效控制。

【1】刘惟信．汽车设计［M］．北京:清华大学出版社，2001:119－120．

【2】孙明海．车桥轴承数字装配技术［J］．现代零部件，2010(10):39－40．